100个概念了解计算机网络

• 路由器和交换机有何异同？
• 网络协议
  • 在网络中进行数据交换必须遵循的规则、标准或约定
  • 规定了消息的格式、意义、顺序，通信参与实体接收到消息所采取的动作
  • 协议三要素
    • 语法（格式）
    • 语义
    • 时序
  • HTTP/TCP/IP/802.11/Skype等
• 网络的基本结构：网络边缘、接入网络、核心网
• 什么是以太网？
• 网络核心：路由与转发
  • 路由 routing：确定分组从源到目的的路径
  • 转发 forwarding：将分组从路由器的输入端口交换至输出端
• 数据交换：说白了就是如何把数据从源传输到目的
  • • 电路交换：电话网络
    • 报文交换：电报。报文要整体地被传输
• 分组交换：将报文拆成一系列小的数据包，然后再加上报头，队列存储-转发方式　　

• • 需要拆分、重组，加头部信息
  • 分组交换优于报文交换：并行传输，需要的缓存更小，速度更快，但每组报文都需要报头
  • 分组交换优于电路交换？适用于突发数据传输网络，资源共享，无需呼叫建立
  • 可能产生拥塞
• 速率/数据传输数据/比特率（1K是1000）/带宽
• 结点处理、排队延迟（等待输出链路可用，取决于路由器拥塞程度）、传输延迟（将所有比特传走）、传播延迟（物理上的，链路之间电磁波信号的延迟）
• 相当于一个团的人买票进站（结点处理），候车（排队），传输延迟（一部一部车发出）、传播延迟（路上的时间）

• 时延带宽积：当一个bit到达下个一路由器时，路上还有多少个bit，带宽*传播时延，以bit为单位描述链路长度　
• 缓存满了导致丢包，缓存满了就会丢包，丢包率
• 吞吐量：取决于链路中的瓶颈链路

• 协议与服务
• 实体表示任何可以发送或者接收信息的硬件或者软件进程
• 协议是水平的，两个相互通信的系统的同一层中对等的实体使用同一个协议：进行通信的规则的集合
• 服务是垂直的，上一层使用下一层提供的接口/服务；下层协议的实现对上一层是透明的
• 同系统的相邻层实体间通过SAP服务访问点，交换原语，指定请求的特定服务

• OSI七层参考模型　　
  • 每一层都要给数据包加头（数据链路层还要加尾），得到X-PDU(协议数据单元）
  • 加头是为了：增加控制信息如地址（网络层的地址信息就是ip地址），很好理解，要让别人知道数据包是哪个发送的，要发送给谁（是哪个IP地址，哪个应用程序的数据包呢）
  • 差错检测编码（有的协议没有）、协议控制（优先级、服务质量QoS、安全控制等）
  • 传到对等的层后就可以去掉下一层的头了，信息已经用过了，不需要了
  • 物理层传输bit流（就是单纯的bit而已！无法寻址）
  • 数据链路层以帧为单位进行结点-结点传输，进行物理寻址：在帧头中加源/目标物理地址；流量控制、差错控制等
  • 网络层得到负责数据分组（packet）从源主机到目的主句的数据分组（需要跨越多个网络，因此是全局的，逻辑寻址也就是IP地址）
    • 路由功能
    • 分组转发：在网络层中网络地址不变，而物理地址在新结点上会改变
    • 实现主机级通信　　　　　
  • 传输层
    • 实现进程级通信
    • 报文的分段与重组
    • SAP寻址：将完整报文提交给正确进程，如端口号
    • 端到端的连接控制、流量控制、差错控制
  • 会话层：对话控制、同步，是最薄的一层，实际上这一层被融入其它层
  • 表示层：两个系统间交换信息的语法和语义。数据表示转化（与平台无关），加密解密，压缩解压缩等，实际上这一层也被融入了应用层
  • 应用层：最多功能的层，给用户提供接口使用网络（服务）
• TCP/IP参考模型
  • 应用层：HTTP/SMTP/DNS/RTP/FTP.......  报文
  • 运输层：TCP/UDP  段
  • 网际层：IP  所有应用都基于IP协议   数据报
  • 网络接口层：没有特别的协议，只需要：只需要能够封装IP分组，能够端到端传输即可
    • 数据链路层   数据帧
    • 物理层   bit

应用层/网络应用

• 不同的应用有不同的特点！因此需要不同的协议　　　　

• C/S 客户机/服务器结构
• P2P 点对点结构
• 混合结构
• 网络应用进程间通信
  • 同一主机上的进程间通信？
  • 不同主机上如何进行进程间通信？
    • 客户机进程与服务器进程（P2P结构中也有！）
  • 套接字Socket
    • 操作系统提供了API：文件读写、访问磁盘、内存分配、以及网络应用API
      
  • 如何寻址进程？每个进程必须拥有标识符：IP地址定位主机，还不够精确
  • 端口号用来唯一地定位进程，HTTP 80, Mail 25；端口号80是服务器进程的端口号，而不是客户端浏览器的端口号！
  • 网络应用应该遵循应用层协议，公开协议如HTTP,SMTP;私有协议如P2P文件共享应用
  • 应用层协议的内容：
    • 消息的类型：有几种类型，请求消息，响应消息
    • 消息的语法格式，字段，字段的语义，规则　　
• Internet提供的传输服务：
  • TCP　
    • 面向连接：C/S 全双工
    • 可靠的传输（不丢包，不乱序）
    • 流量控制
    • 拥塞控制：限制发送方的发送速度
    • 不提供时延保障、不提供最小带宽保障
  • UDP
    • 什么都不提供！但是因此更自由
• Web应用
  • Web网页，包含多个对象：包含HTML文件、图片、视频、脚本...
  • 寻址：URL　http://host:port//path   协议://主机名:端口号//路径　
  • 使用的应用层协议是HTTP
  • 是C/S结构：客户（浏览器）能够请求、接收、展示Web对象；服务器能够响应客户的请求、发送对象（Apache软件）
  • 使用的传输层协议是TCP。无状态协议，每次通信是独立的。　　　
• HTTP连接：非持久性连接与持久性连接（流水机制）
  • HTTP协议：请求消息request与响应消息response
  • 请求消息：
    • GET　      　　　　　　　
    • POST
    • HEAD
    • PUT
    • DELETE　　
  • 响应消息：
    • 状态响应代码：200 400 404 502
  • Cookie：服务端生成，通过HTTP响应报文发送给浏览器，浏览器将cookie的key:value存放在本地，解决了HTTP协议无状态的问题
  • Web缓存/代理服务器技术
    • 能够在不访问服务器的前提下满足客户端的HTTP请求（缩短响应时间、减少开销、CDN内容分发网络）
    • 浏览器缓存：在本地硬盘上，由浏览器管理，退后操作能够直接退到上一个网页
    • 代理服务器缓存：在C与S之间，浏览器向代理服务器发送HTTP请求
    • 条件性GET方法：代理服务器上的缓存是否与服务器一致　　　　　
• Email应用　　邮件客户端、邮件服务器、SMTP协议　异步（发送方与接收方并不同时）
  • 邮件服务器：比如@163.com, @qq.com；
    
    • 邮箱
    • 消息队列
  • SMTP使用TCP协议：必须可靠传输
    • 端口25
    • 命令/响应模式（与HTTP的请求/响应模式不同）：ASCII文本/状态代码和语句
    • 消息只能包含7位ASCII码（英文字母、字符等）
    • SMTP协议是传输协议，在发邮件时起作用；还有邮件访问协议：POP/IMAP/HTTP(浏览器来收发邮件)　　
• DNS服务，域名解析系统
  • 域名更方便，IP地址如何映射得到域名？域名就是www.baidu.com  www.beihang.edu.cn这样的。
  • DNS将域名映射到IP地址：1. 要为全世界所有主机服务；2. 任意时刻都要提供服务
  • 是应用层协议，Internet核心功能
  • 服务器多个ip实现负载均衡
  • 使用分布式、层次式数据库：单点失败问题、流量问题、距离问题、维护性问题
  • 本地域名服务器（ISP自有，默认域名服务器）
  • 权威域名解析服务器、根域名解析服务器　
  • DNS记录和消息格式：
    • 资源记录RR A类：主机域名->IP地址  NS类：域->该域的权威域名解析服务器的IP地址
    • CNAME类  别名->真实域名     MX类  邮件
  • DNS协议与消息格式  查询/回复 query/reply
  • 一般浏览器拿到一个域名，先在本地dns里查询
  • 本地没有，就去调用gethostbyname函数，gethostbyname函数首先在hosts文件中查询，如果没有再到DNS服务器上去查
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/79350395
• P2P　　
  • 比较